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本帖最后由 刘萝卜锅 于 2020-11-6 18:51 编辑
品质源于技术 服务源于态度 这是阿什卡微信公众号第816篇原创文章 首发于2020年11月1日 ▽
太古之初,一场突如其来的天地大冲撞,把刚刚水妆灵秀的地球打回炼狱。地表曾经的一切,就此归零。
这个灰头土脸的起点,让冥古宙开始于岩浆横流、脏云翻滚怒号的恐怖之中,一如妆前的冥古宙。这是炼狱地球的回光返照。
这场特大交通事故,让刚刚稳定的地表物质重新洗牌,一些物质的富集,形成了今天著名的矿脉,比如镍、金、铜、铁等矿产,美洲、非洲、澳大利亚等地区均有流布。
多年以后,炽烈的地表重新冷静下来,水又有了落脚之处,雨落云清。
这是大约38亿年前。
那时的阳光不如今天明亮。实际上,太阳系最初的20亿年间,阳光的强度比今天弱20%-30%。
太阳火力那么足,弱个20%、30%的有啥要紧?
不仅要紧,而且要命。阳光入射角稍稍变化,就造成了我们的严寒酷暑,它的入射强度浮动个二三成,那还了得。
以今天阳光的强度,地球距离太阳1.5亿公里,刚好处在宜居带上,地表平均温度大约15℃,允许多数水保持液态。
金星距离太阳1.08亿公里,表面温度高达480℃,能让铅和锡保持液态。
火星距离太阳2.28亿公里,其表面温度大约为-63℃。能让水银保持固态。
可见宜居带很窄。地球在此,只是个神奇的巧合。
可想而知,如果阳光暗淡些,宜居带就要往太阳方向缩一缩。暗淡20%-30%之多,地球肯定就遗落在宜居带之外了。
那么问题就来了:为什么那时的地球,照样水汪汪呢?
那是因为,行星的表面温度,一靠接收,二靠保留。
接收,距离是王道。调皮的你当然懂得离火越近越热的道理。阳光均匀四射,越远越稀,所以距离越近,接收的越多。
保留,要看外包装。冬穿棉,夏脱衫,哥换的不是衣,而是保温效果。行星的外包装就是大气层,它的成分、厚度不同,保温效果天差地别。
比如二氧化碳,短波阳光进来时,它假装佛系看不见,射到地面上,给地面增温后,地面射出长波光,二氧化碳就显出贪婪的本性,遇上长波光就劫留,让低层大气温度升高。这就是说,行星披上二氧化碳外衣,阳光就许进不许出。这个效应和搞冬季栽培的温室差不多,所以叫温室效应,二氧化碳就是温室气体。
太古宙时期,地球大气不仅二氧化碳多,甲烷也多。并且氧气少,这样甲烷就不用担心下一秒变成二氧化碳。而甲烷的温室效应,比二氧化碳强20多倍。
所以,那时的阳光虽然比现在弱二三成,但依然拥有适宜的温度,允许液态水的存在。
像月亮那样裸奔的,就算跟着地球在宜居带上蹭流量,也不会拥有宜居的温度。白天,没有大气层缓冲,阳光直射处温度高达127℃。夜晚,没有大气层保温,温度可降低到-183℃。天天冰火两重天。
所以说,如果能按需调节大气层厚度与配方,那么金星、火星也可以拥有宜居温度。
时至今日,地表保持15°的温度,依然离不开温室气体。没有它们,地表平均温度将降至-19℃。
当然,只有宜居温度和液态水,缺少了其他必要条件,也不足以支持生命起源。
今天地球大气的配方,非常适合现在的地球生物,却并不支持生命的起源,因为氧太多。
氧很活泼。除了氦、氖、氩、氪四个佛系懒汉,氧能与地球上其他所有元素发生反应。遇到构成生命的主要物质碳、氢、氮、磷、硫之流,氧更是风流跌宕,情不自已。
所以,在富氧环境下,就算自然界偶尔合成了有机物,氧也会在它们拼凑成有机大分子之前,热情地把它们毁成无机物,比如水、二氧化碳等。
太古宙的地球,历经了冥古宙初期数亿年的炼狱煎熬,晚期重大撞击事件的补刀,氧早已与其他元素充分混合,合体沉沦,大气中几乎不存在自由氧。
于是,简单有机分子的保质期就大大延长。有了充足的时间保证,它们之间一些复杂、缓慢的反应,就有了发生的可能。
1953年,美国化学家、物理学家、1934年诺贝尔化学奖获得者哈罗德·尤里和他的研究生斯坦利·米勒做了个简单的实验:
把甲烷、氨、氢和水蒸气混合物注入密封瓶,连续制造电火花,来模拟原始地球大气环境。
一个星期后,师徒二人在瓶中发现了一些沉淀物,其中包括十几种氨基酸,还有脂肪酸、糖等有机物。这就是著名的“尤里-米勒实验”。
后来,科学家们调节气体成分和实验条件,经过多次实验,发现20种氨基酸都可以这样制造出来。
我们知道,氨基酸是蛋白质的基本组件。实验表明,生命物质的基本单位,自然产生并不难。这是生命产生的第一步,但下一步才是生命产生的一大步。这一大一步,就难比登天了。
如果把元素比作泥沙,那么:
氨基酸、糖、脂肪酸之类,就是砖瓦这个层次的基本建材。
蛋白质就是美轮美奂的复杂建筑。
生命,就是这些复杂建筑构成的全自动化超级工厂。这些工厂可以自我复制。
如果从“巧合”这种概率性的方向,来考虑生命出现的可能性,有个著名的比喻:垃圾场刮过一阵旋风,把这些垃圾组成了一架飞机。这当然是不可能的。
单纯的概率思考,至少忽略了两个大方向:
一是原子的自然组合,更趋向规律性排列。比如矿物结晶体、冰晶体等。
原子自动组合成这些宏观结构,如果按概率来算,同样低得令人下巴落地,但它们却在自然界普遍发生。
二是地球微环境的无限可能。化学反应不仅不仅取决于原料,还取决于环境和条件。
地球如此庞大,化学物质如此丰富,物理化学环境如此复杂多变,即使同一片水塘,各处的微环境也是千差万别。有机物散布在如此庞杂多变的微环境中,那么它们的组合方式,也就有了无限变量。
有机物如何自动组合成蛋白质,如何组成生命编码RNA、DNA,现在还是未解之谜。
但,早在38亿年前的太古之初,就已经有了生命的痕迹。
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